Als Gasriese (oder Eisriese) hat Neptun keine feste Oberfläche. Tatsächlich ist die blaugrüne Scheibe, die wir alle im Laufe der Jahre auf Fotografien gesehen haben, eine Illusion. Was wir sehen, sind tatsächlich die Spitzen einiger sehr tiefer Gaswolken, die wiederum Wasser und anderen geschmolzenen Eisarten weichen, die über einem ungefähr erdgroßen Kern aus Silikatgestein und einer Nickel-Eisen-Mischung liegen. Wenn eine Person versuchen würde, auf Neptun zu stehen, würde sie durch die Gasschichten sinken.
Beim Abstieg würden sie erhöhten Temperaturen und Drücken ausgesetzt sein, bis sie schließlich den festen Kern selbst aufsetzten. Davon abgesehen hat Neptun eine Art Oberfläche (wie bei den anderen Gas- und Eisriesen), die von Astronomen als der Punkt in der Atmosphäre definiert wird, an dem der Druck einen bar erreicht. Aus diesem Grund ist die Oberfläche von Neptun einer der aktivsten und dynamischsten Orte im gesamten Sonnensystem.
Zusammensetzung und Struktur:
Mit einem mittleren Radius von 24.622 ± 19 km ist Neptun der viertgrößte Planet im Sonnensystem. Aber mit einer Masse von 1,0243 × 1026 kg - das ist ungefähr das 17-fache der Erde - ist der drittmassivste Uranus. Aufgrund seiner geringeren Größe und höheren Konzentration an flüchtigen Bestandteilen im Vergleich zu Jupiter und Saturn wird Neptun (ähnlich wie Uranus) oft als „Eisriese“ bezeichnet - eine Unterklasse eines Riesenplaneten.
Wie bei Uranus ist die Absorption von rotem Licht durch das atmosphärische Methan Teil dessen, was Neptun seinen blauen Farbton verleiht, obwohl Neptuns dunkler und lebendiger ist. Da der atmosphärische Methangehalt von Neptun dem von Uranus ähnlich ist, wird angenommen, dass ein unbekannter atmosphärischer Bestandteil zu Neptuns intensiverer Färbung beiträgt.
Ebenso wie Uranus unterscheidet sich die innere Struktur von Neptun zwischen einem felsigen Kern, der aus Silikaten und Metallen besteht. ein Mantel aus Wasser, Ammoniak und Methaneis; und eine Atmosphäre bestehend aus Wasserstoff, Helium und Methangas. Die Atmosphäre ist ebenfalls in vier Schichten unterteilt, die aus (von innen nach außen) der unteren Troposphäre, der Stratosphäre, der Thermosphäre und der Exosphäre bestehen.
Die beiden Hauptregionen der Neptunatmosphäre sind die beiden innersten: die untere Troposphäre, in der die Temperaturen mit der Höhe sinken; und die Stratosphäre, in der die Temperatur mit der Höhe steigt. Innerhalb der Troposphäre reichen die Druckniveaus von einem bis fünf bar (100 und 500 kPa), daher wird die Oberfläche von Neptun als innerhalb dieser Region liegend definiert.
Atmosphäre:
Man kann daher sagen, dass die „Oberfläche“ von Neptun aus etwa 80% Wasserstoff und 19% Helium mit einer Spurenmenge Methan besteht. Die Oberflächenschicht wird auch von bewegten Wolkenbändern mit unterschiedlichen Zusammensetzungen durchdrungen, je nach Höhe und Druck. Auf der oberen Ebene sind die Temperaturen für die Kondensation von Methan geeignet, und die Druckbedingungen sind derart, dass Wolken aus Ammoniak, Ammoniumsulfid, Schwefelwasserstoff und Wasser existieren können.
Bei niedrigeren Konzentrationen wird angenommen, dass sich Ammoniak- und Schwefelwasserstoffwolken bilden. Tiefere Wassereiswolken sollten auch in den unteren Regionen der Troposphäre zu finden sein, wo Drücke von etwa 50 bar (5,0 MPa) und Temperaturen von 273 K (0 ° C) üblich sind.
Aus unbekannten Gründen herrscht in der Thermosphäre des Planeten ungewöhnlich hohe Temperaturen von etwa 750 K (476,85 ° C). Der Planet ist zu weit von der Sonne entfernt, als dass diese Wärme durch ultraviolette Strahlung erzeugt werden könnte. Dies bedeutet, dass ein weiterer Heizmechanismus beteiligt ist - dies könnte die Wechselwirkung der Atmosphäre mit Ionen im Magnetfeld des Planeten oder Gravitationswellen aus dem Inneren des Planeten sein, die sich dort auflösen Atmosphäre.
Da Neptun kein fester Körper ist, wird seine Atmosphäre unterschiedlich gedreht. Die breite äquatoriale Zone dreht sich mit einer Zeitspanne von etwa 18 Stunden, was langsamer ist als die 16,1-stündige Drehung des Magnetfelds des Planeten. Im Gegensatz dazu gilt das Gegenteil für die Polarregionen, in denen die Rotationsdauer 12 Stunden beträgt.
Diese unterschiedliche Rotation ist die stärkste aller Planeten im Sonnensystem und führt zu starker Windscherung in Breitenrichtung und heftigen Stürmen. Die drei beeindruckendsten wurden alle 1989 von der entdeckt Voyager 2 Raumsonde und dann basierend auf ihrem Aussehen benannt.
Der erste, der entdeckt wurde, war ein massiver antizyklonischer Sturm mit einer Größe von 13.000 x 6.600 km, der dem Großen Roten Fleck des Jupiter ähnelte. Bekannt als der Große Dunkle Fleck, wurde dieser Sturm fünf Jahre später (2. November 1994) nicht entdeckt, als das Hubble-Weltraumteleskop danach suchte. Stattdessen wurde auf der Nordhalbkugel des Planeten ein neuer Sturm gefunden, dessen Aussehen sehr ähnlich war, was darauf hindeutet, dass diese Stürme eine kürzere Lebensdauer haben als die von Jupiter
Der Roller ist ein weiterer Sturm, eine weiße Wolkengruppe, die weiter südlich als der Große Dunkle Fleck liegt. Dieser Spitzname entstand zum ersten Mal in den Monaten vor dem Voyager 2 Begegnung im Jahr 1989, als beobachtet wurde, wie sich die Wolkengruppe mit einer Geschwindigkeit bewegte, die schneller war als der Große Dunkle Fleck. Der kleine dunkle Fleck, ein südlicher Zyklonsturm, war der zweitintensivste Sturm, der während der Begegnung von 1989 beobachtet wurde. Es war anfangs völlig dunkel; aber Voyager 2 näherte sich dem Planeten, entwickelte sich ein heller Kern, der in den meisten Bildern mit der höchsten Auflösung zu sehen war.
Interne Wärme:
Aus Gründen, über die Astronomen immer noch nicht klar sind, ist das Innere von Neptun ungewöhnlich heiß. Obwohl Neptun viel weiter von der Sonne entfernt ist als Uranus und 40% weniger Sonnenlicht erhält, ist seine Oberflächentemperatur ungefähr gleich. Tatsächlich gibt Neptun 2,6-mal mehr Energie ab, als es von der Sonne aufnimmt. Auch ohne Sonne leuchtet Neptun.
Diese hohe Menge an Innenwärme, abgestimmt auf die Kälte des Raums, erzeugt einen enormen Temperaturunterschied. Und das lässt die Winde um Neptun wehen. Die maximale Windgeschwindigkeit auf dem Jupiter kann mehr als 500 km / h betragen. Das ist doppelt so schnell wie die stärksten Hurrikane der Erde. Aber das ist nichts im Vergleich zu Neptun. Astronomen haben Winde berechnet, die mit 2.100 km / h über die Oberfläche von Neptun wehen.
Tief im Inneren von Neptun könnte der Planet eine tatsächlich feste Oberfläche haben. Im Kern des Gas- / Eisriesen soll sich eine Felsregion mit ungefähr der Masse der Erde befinden. Aber die Temperaturen in dieser Region würden Tausende von Grad betragen; heiß genug, um Stein zu schmelzen. Und der Druck durch das Gewicht der gesamten Atmosphäre würde zermalmen.
Kurz gesagt, es gibt einfach keine Möglichkeit, auf der „Oberfläche von Neptun“ zu stehen, geschweige denn darauf herumzulaufen.
Wir haben viele interessante Artikel über Neptun hier im Space Magazine. Hier ist einer über die Ringe des Neptun, die Monde des Neptun, Wer hat Neptun entdeckt? Gibt es Ozeane auf Neptun?
Wenn Sie weitere Informationen zu Neptun wünschen, lesen Sie die Hubblesite-Pressemitteilungen zu Neptun. Hier finden Sie einen Link zum NASA-Handbuch zur Erforschung des Sonnensystems für Neptun.
Astronomy Cast hat einige interessante Episoden über Neptun. Sie können hier Episode 63: Neptun und Episode 199: Das Voyager-Programm anhören.
